Наверняка многие из нас задумывались, почему автоматические выключатели так оперативно вытеснили из электросхем устаревшие плавкие предохранители? Активность их внедрения обоснована рядом весьма убедительных аргументов, среди которых возможность купить этот вид защиты, идеально соответствующий время-токовым данным конкретных видов электрооборудования.
Сомневаетесь, какой именно автомат вам нужен и не знаете, как правильно его выбрать? Мы поможем найти верное решение – в статье рассмотрена классификация этих устройств. А также важные характеристики, на которые следует обратить пристальное внимание при выборе автоматического выключателя.
Чтобы вам было проще разобраться с автоматами, материал статьи дополнен наглядными фото и полезными видеорекомендациями от специалистов.
Конструкция автоматических выключателей
Автоматический выключатель состоит из двух расцепителей — теплового расцепителя и электромагнитного.
Тепловой расцепитель — это биметаллическая пластина. При протекании тока пластина нагревается и меняет свою форму (изгибается). Таким образом, при протекании тока, который превышает номинальный ток автомата, биметаллическая пластина изгибается настолько сильно, что происходит отключение автомата. Когда вы включаете автомат — взводится пружина и она фиксируется рычажком, который фиксирует автомат во включенном положении. Этот самый рычажок биметаллическая пластина и снимает.
Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты от короткого замыкания. При коротком замыкании в кабеле протекает ток, который в несколько раз превышает номинальный ток автомата. Этот ток необходимо мгновенно отключить. Для это в механизме автомата используется электромагнит — катушка и сердечник. При протекании тока катушка втягивает сердечник, который нажимает на фиксирующий рычажок и, таким образом, приводит в действие механизм отключения.
Автоматический выключатель на 16А — какую нагрузку выдерживает
Существование современного человека уже невозможно без электричества. Каждый дом, квартира, производство оснащены разным оборудованием. Редко владельцы помещений задумываются на тем, какое количество электроэнергии расходуется в общем – расчет осуществляется только при первоначальной укладке электропроводки. Но если напряжение сети будет превышено, произойдет короткое замыкание и сбой сети. Для предотвращения подобных ситуаций используется автоматический выключатель. Для бытовых нужд это автомат 16 ампер.
Типы кривых срабатывания
Параметры автоматических выключателей и их кривых срабатывания (время-токовых характеристик) жестко определены межгосударственным стандартом ГОСТ IEC 60898.
Рассмотрим эти кривые подробнее. Их построение выполняют по логорифмической шкале. По горизонтали (оси абсцисс) откладывают кратность значения номинального тока (отношения тока к номинальному току автоматического выключателя). По вертикали (оси ординат) откладывают время в секундах и минутах. Время-токовые характеристики можно разделить на две части: верхняя ниспадающая часть и нижняя вертикальная.
Верхняя часть кривой показывает процесс работы теплового расцепителя. Чем меньше превышение тока тока над номинальным током автомата, тем медленнее изгибается биметаллическая пластина и тем дольше она отключает автомат.
Нижняя часть показывает процесс работы электромагнитного расцепителя. Эта часть кривой срабатывания имеет закругление вблизи нуля — это время движения механических контактов при размыкании. Мгновенно это произойти не может, но время очень мало.
Стандартом предусмотрены три типа автоматов с различными характиристиками срабатывания, которые определяются по диапазону срабатывания электромагнитного расцепителя:
- Характеристика B — 3-5•Iном;
- Характеристика C — 5-10•Iном;
- Характеристика D — 10-20•Iном.
Таким образом, для различных типов нагрузок выбирают автомат с соответствующей характеристикой. Для нагрузок с низкими пусковыми токами — с характеристикой «B». Для нагрузок с большими пусковыми токами (например, двигателей) — с характеристикой «D».
Причем, в новой редакции стандарта — ГОСТ IEC 60898-2-2011 характеристика «D» отсутствует.
Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей
Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.
В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.
Автоматы типа МА
Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.
Приборы класса А
Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.
Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.
Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.
Защитные устройства класса B
Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.
Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.
Автоматы категории C
Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.
Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.
Автоматические выключатели категории Д
Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.
Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.
Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.
Защитные устройства категории K и Z
Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.
Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.
Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.
Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.
Наглядно про категории автоматов на видео:
Испытания автоматических выключателей
Стандартом предусмотрены следующие испытания:
- Начальное состояние автомата — «холодное», т.е. через него перед этим не пропускался ток. Через автомат пропускают ток 1.13•Iном.
- Начальное состояние автомата — сразу после испытания «a». Через автомат пропускают ток 1.45•Iном.
- Начальное состояние автомата — «холодное». Через автомат пропускают ток 2.55•Iном.
- Начальное состояние автомата — «холодное». Через автомат пропускают ток нижней границы диапазона характеристики (3•Iном для «B», 5•Iном для «C»).
- Начальное состояние автомата — «холодное». Через автомат пропускают ток верхней границы диапазона характеристики (5•Iном для «B», 10•Iном для «C»).
Результатом испытания «a» является отсутствие срабатывания автомата за время t>1час для автоматов с номинальным током Iном≤63A и t>2час для автоматов с Iном>63A.
Результатом испытания «b» является срабатывание автомата за время t<1час для автоматов с номинальным током Iном≤63A и t<2час для автоматов с Iном>63A.
Результатом испытания «c» является срабатывание автомата в пределах 1сном≤32A и 1сном>32A.
Результатом испытания «d» является срабатывание автомата с характеристикой «B» в пределах 0,1сном≤32A и 0,1сном>32A; с характеристикой «C» в пределах 0,1с < t < 15c для автомата с Iном≤32A и 0,1сном>32A.
Результатом испытания «e» является срабатывание автомата за время t<0,1c.
По этим точкам строят время-токовые характеристики, а сами точки выделены на кривых.
Что такое время токовые характеристики автоматических выключателей
При нормальной работе электросети и всех приборов через автоматический выключатель протекает электрический ток. Однако если сила тока по каким-либо причинам превысила номинальные значения, происходит размыкание цепи из-за срабатывания расцепителей автоматического выключателя.
Характеристика срабатывания автоматического выключателя является очень важной характеристикой, которая описывает то, насколько время срабатывания автомата зависит от отношения силы тока, протекающего через автомат, к номинальному току автомата.
Данная характеристика сложна тем, что для ее выражения необходимо использование графиков. Автоматы с одним и тем же номиналом будут при разных превышениях тока по-разному отключаться в зависимости от типа кривой автомата (так иногда называется токовая характеристика), благодаря чему имеется возможность применять автоматы с разной характеристикой для разных типов нагрузки.
Важные выводы
- Получается, что если ток нагрузки, который протекает через автомат, превышает номинальный ток автомата меньше, чем в 1.13 раз, то автомат не отключится. Это обстоятельство следует учитывать при выборе кабеля.
- При проектировании следует учитывать, что требования п.1.7.79 ПУЭ гарантированно выполняются только в том случае, если ток короткого замыкания превышает верхнюю границу диапазона срабатывания, т.е. 5•Iном для характеристики «B», 10•Iном для характеристики «C», 20•Iном для характеристики «D». Эти величины кратности срабатывания следует использовать при проверке времени срабатывания автоматического выключателя при однофазном коротком замыкании.
Подпишитесь и получайте уведомления о новых статьях на e-mail
Какие существуют время токовые характеристики автоматических выключателей и их отличие между собой
Как известно основными органами срабатывания автоматического выключателя являются тепловой и электромагнитный расцепитель.
Тепловой расцепитель представляет собой пластину из биметалла, изгибающуюся при нагреве протекающим током. Тем самым в действие приводится механизм расцепления, при длительной перегрузке срабатывая, с обратнозависимой выдержкой времени. Нагрев биметаллической пластинки и время срабатывание расцепителя напрямую зависят от уровня перегрузки.
Электромагнитный расцепитель является соленоидом с сердечником, магнитное поле соленоида при определенном токе втягивает сердечник, приводящий в действие механизм расцепления – происходит мгновенное срабатывание при КЗ, благодаря чему пострадавший участок сети не будет дожидаться прогревания теплового расцепителя (биметаллической пластины) в автомате.
Зависимость времени срабатывания автомата от силы тока, протекающего через автомат, как раз и определяется время токовой характеристикой автоматического выключателя .
Наверное, каждый замечал изображение латинских букв B, C, D на корпусах модульных автоматов. Так вот они характеризуют кратность уставки электромагнитного расцепителя к номиналу автомата, обозначая его время токовую характеристику.
Эти буквы указывают ток мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя автомата. Проще говоря, характеристика срабатывания автоматического выключателя показывает чувствительность автомата – наименьший ток при котором автомат отключится мгновенно.
Автоматы имеют несколько характеристик, самыми распространенными из которых являются:
- — B — от 3 до 5 ×In;
- — C — от 5 до 10 ×In;
- — D — от 10 до 20 ×In.
Что означают цифры указанные выше?
Приведу небольшой пример. Допустим, есть два автомата одинаковой мощности (равные по номинальному току) но характеристики срабатывания (латинские буквы на автомате) разные: автоматы В16 и С16.
Диапазоны срабатывания электромагнитного расцепителя для В16 составляет 16*(3. 5)=48. 80А. Для С16 диапазон токов мгновенного срабатывания 16*(5. 10)=80. 160А.
При токе 100 А автомат В16 отключится практически мгновенно, в то время как С16 отключится не сразу а через несколько секунд от тепловой защиты (после того как нагреется его биметаллическая пластина).
В жилых зданиях и квартирах, где нагрузки чисто активные (без больших пусковых токов), а какие-нибудь мощные моторы включаются нечасто, самыми чувствительными и предпочтительными к применению являются автоматы с характеристикой B. На сегодняшний день очень распространена характеристика С, которую также можно использовать для жилых и административных зданий.
Что касается характеристики D, то она как раз годится для питания каких-либо электромоторов, больших двигателей и других устройств, где могут быть при их включении большие пусковые токи. Также через пониженную чувствительность при КЗ автоматы с характеристикой D могут быть рекомендованы для использования как вводные для повышения шансов селективности со стоящими ниже групповыми АВ при КЗ.
Согласитесь логично, что время срабатывания зависит от температуры автомата. Автомат отключится быстрее, если его тепловой орган (биметаллическая пластина) разогретый. И наоборот при первом включении когда биметалл автомата холодный время отключения будет больше.
Поэтому на графике верхняя кривая характеризует холодное состояние автомата, нижняя кривая характеризует горячее состояние автомата.
Пунктирной линией обозначен предельный ток срабатывания для автоматов до 32 А.
